CC BY
9
© A.M. Махоткин, 2012
УДК 621.863 А.М. Махоткин
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РАЗГРУЗКИ ТЯГОВЫХ КАНАТОВ НА ЛАБОРАТОРНОЙ МОДЕЛИ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ
Приведены результаты исследования динамической устойчивости системы разгрузки тяговых канатов на лабораторной модели подъемной установки. Ключевые слова: тяговые канаты, шахтная подъемная установка, система разгрузки канатов.
Теоретический анализ системы разгрузки тяговых канатов с подвесным разгружающим (уравнительным) шкивом [1, 2] показал, что такая система обладает необходимой динамической устойчивостью при стационарных режимах пуска и останова подъемной установки. Кроме того, применительно к двухсосудной подъемной установке она способна обеспечить в идеальном случае полную разгрузку тяговых канатов от собственного веса подъемного сосуда.
С целью проверки сформулированных выше выводов были выполнены экспериментальные исследования на лабораторной модели подъемной установки с системой разгрузки тяговых канатов, общее устройство которой представлено на рис. 1. Обозначения на рис. 1:1 — опорная плита; 2 — мачта-копер; 3 — подшкивная площадка; 4 — направляющий планшет; 5 — приводной барабан; 6 — шкив грузового привода; 7 — грузовой привод; 8 — тяговые канаты подъемной системы; 9 — направляющие шкивы; 10 — подъемные сосуды; 11 — разгружающий шкив; 12
— опорные шкивы системы разгрузки; 13 — противовес системы разгрузки; 14
— разгружающие канаты; 15 — трехлучевое балансирное прицепное устройство; 16 — фиксатор угловой скорости шкива грузового привода.
Лабораторная модель имела в своем составе также тормозное устройство, посредством которого подъемная система фиксировалась в статическом положении в период подготовки к очередному эксперименту.
ной установки с системой разгрузки тяговьж канатов
Технические характеристики лабораторной модели следующие: собственная масса подъемного сосуда тс = 500 г; масса груза, размещенного в подъемном сосуде тгр = 500 г; полная высота подъема Н = 2,4 м; диаметр приводного барабана йб = 167,1 мм; диаметр направляющих и приводного шкива йшк = 133,4 мм; диаметр двух разгружающих шкивов Орш = 64 мм; масса комплекта разгружающих трш = 493 г; диаметр опорных шкивов йрш = 48 мм. В качестве тягового каната использовалась капроновая нить диаметром 0,8 мм. Масса удерживающего противовеса 13 (см. рис. 1) принята максимальной и соответствовала условию
тпр = трш + ^тс
что обеспечивало разгрузку тяговых канатов на 95 % от веса сосуда.
Эксперименты на модели выполнялись следующим образом. При нижнем положении груженого сосуда и верхнем — порожнего приводной барабан 5 подъемной системы затормаживался. К тяговому канату, закрепленному на шкиве 6 грузового привода, подвешивался груз с расчетной массой. После включения видеокамеры подъемная система растормаживалась и тем самым приводилась в действие. Видеокамера фиксировала процесс вращения приводного шкива с нанесенными на его диске делениями. Опыты повторялись с постепенным наращиванием массы приводного груза. Видеокамера позволяла производить регистрацию вращения шкива с частотой 300, 600 и 1200 кадров в секунду.
На основе скоростной видеосъемки рассчитывались и строились графики изменения линейных скоростей и ускорений на поверхности приводного барабана. По средним величинам ускорений при различных массах
приводного груза были определены приведенная масса подъемной системы и грузовой коэффициент, учитывающий силы трения.
Приведенная масса подъемной системы — т! = 3960 г, а грузовой коэффициент — к = 1,21. При этом степень массивности составила: цт = т/дтгр = 0,81 с2/м.
Как известно [3], степень массивности отображает соотношение между силами инерции и силами тяжести (статическими силами), действующими при работе подъемной системы, а грузовой коэффициент — соотношение между силами трения и силами тяжести. Численные значения указанных параметров для лабораторной модели имеют такой же порядок, что и на действующих подъемных установках. Это в первом приближении свидетельствует о подобии динамических процессов модели и реальных подъемных систем.
На рис. 2 в качестве примера представлены диаграммы скоростей и
1,5 2 3,5 з
Рис. 2. Диаграммы скоростей и ускорений подъемной системы
ускорений при минимальной массе приводного груза, при котором отмечаются два режима движения подъемной системы:
• разгон со средним ускорением аср = 0,175 м/с2 (участок 1);
• движение с постоянной скоростью vmax = 0,224 м/с (участок 2).
С увеличением массы приводного груза режим движения с примерно постоянной скоростью исчезает, что связано с ограниченной высотой подъема груза на лабораторной модели. Максимальная величина средних ускорений при других опытах достигала 0,73 м/с2, а скорость подъема — 0,76 м/с.
Как видно из рис. 2, амплитуда колебаний ускорения подъемной системы является существенной, что объясняется относительно малой жесткостью канатов и рядом других факторов.
Максимальное значение указанной амплитуды достигало 0,4 м/с2. Колебание ускорений является следствием соответствующего изменения движущего усилия на поверхности приводного барабана. Максимальное значение амплитуды колебаний достигало
1,9 кН, что равно примерно 30 %о от статического сопротивления подъемной системы, которое на данной модели составляло около 6 кН.
Каждый эксперимент с расчетной массой приводного груза повторялся с целью регистрации поведения противовеса 13, а следовательно, и комплекта подвесных разгружающих шкивов системы разгрузки тяговых канатов. В процессе всех выполненных экспериментов указанный противовес и комплект подвесных шкивов сохраняли неподвижное положение.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований на лабораторной модели подтвердили выводы теоретического анализа — система разгрузки головных канатов, представленная на рис. 1, сохраняет динамическую устойчивость при переходных процессах пуска подъемной системы, обеспечивая постоянство натяжений разгружающих канатов. При этом, максимальная степень разгрузки тяговых канатов для двухсо-судной подъемной системы может достигать 95 % от собственного веса подъемных сосудов.
1. Махоткин A.M. Предельная глубина шахт для подъемных машин с цилиндрическими барабанами и способ ее увеличения. — М.: Горное оборудование и электромеханика, №6, 2011 — С. 22—25.
2. Махоткин A.M. Использование систем разгрузки тяговых канатов при реконструк-
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ции шахтных одноклетевых подъёмных установок.— М.: Подъёмно-транспортное дело, №4, 2011 (64).— С.7—11.
3. Гришко А.П. Стационарные машины. Том 1. Рудничные подъемные установки. Учебник для вузов. — М.: «Горная книга», 2008. —477 с. 530
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Махоткин Александр Михайлович — аспирант Московского государственного горного университета, e-mail: [email protected].
А
